เครื่องทุ่นแรงอย่างง่ายที่จะกล่าวถึงในบทความนี้เป็นเครื่องทุ่นแรงในทางกลศาสตร์ ซึ่งยกตัวอย่างมาเป็นประเภทต่าง ๆ ได้แก่ รอก เพลา คาน และพื้นเอียง
รอก หมายถึง เครื่องกลชนิดหนึ่ง ที่ใช้ยกวัตถุให้ขึ้นไปในระดับที่สูงขึ้น หรือ หย่อนวัตถุลงไปให้อยู่ในระดับที่ต่ำลงไป โดยทั่วไปรอกประกอบด้วย วงล้อที่หมุนได้ และเส้นเชือกซึ่งคล้องผ่านวงล้อให้วงล้อสามารถหมุนได้เป็นระบบ โดยพื้นฐานแล้วรอกอาศัยหลักการของแรงตึงในเส้นเชือกที่มีขนาดเท่ากันทั้งเส้นมาช่วยในการทำงาน สามารถจัดประเภทของรอกได้หลายประเภท แต่โดยพื้นฐานมักจะอาศัยการแยกพิจารณารอกทีละตัว เป็นรอกเดี่ยว ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ รอกเดี่ยวตายตัว และรอกเดี่ยวเคลื่อนที่
เป็นเครื่องกลอีกประเภทที่ช่วยผ่อนแรงการทำงานได้ ประกอบไปด้วยวัตถุทรงกระบอก 2 ชิ้นติดกัน ชิ้นใหญ่เรียกว่า “ล้อ” ชิ้นเล็กเรียกว่า “เพลา” ใช้สายพานหรือเชือก 2 เส้น พันรอบล้อเส้นหนึ่ง ส่วนอีกเส้นหนึ่งพันรอบเพลา โดยพันไปคนละทาง ปลายข้างหนึ่งของเชือกที่พันรอบเพลาผูกติดกับวัตถุ ส่วนปลายข้างหนึ่งของเชือกที่พันรอบล้อซึ่งจะใช้สำหรับออกแรงดึง ตัวอย่างของเครื่องมือทุ่นแรงที่ใช้หลักการของล้อและเพลา เช่น พวงมาลัยรถยนต์ กว้านตักน้ำจากบ่อ กว้านสมอเรือ เป็นต้น
คานเป็นเครื่องทุ่นแรงอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งอาศัยหลักการของโมเมนต์ คือ เมื่อมีวัตถุที่เป็นของแข็งและจุดหมุนอยู่ ณ จุดใดจุดหนึ่งบนคาน การออกแรง ณ จุดที่ห่างจากจุดหมุน จะเป็นการเพิ่มปริมาณของโมเมนต์ โดยมีมุมระหว่างแรงกระทำกับระยะห่างจากจุดหมุนเป็นอีกปัจจัยด้วย นั่นคือ โมเมนต์จะมากที่สุดเมื่อแรงกระทำตั้งฉากกับระยะห่าง ตัวอย่างของคาน เช่น ที่เปิดขวด การใช้คานงัด เครื่องชั่งน้ำหนักแบบสองแขน การใช้ตะเกียบ เป็นต้น
เป็นเครื่องกลสำหรับทุ่นแรงอีกชนิดหนึ่ง มีลักษณะเป็นแท่งตรงยาว ผิวเรียบ ใช้สำหรับพาดระหว่างพื้นที่ต่างระดับกันเพื่อขนย้ายมวลต่าง ๆ ขึ้นหรือลงสู่บริเวณที่ต้องการโดยการลากหรือการผลัก แทนการยกขึ้นตรง ๆ ซึ่งต้องใช้กำลังมากกว่าการผลักบนพื้นเอียง แต่งานที่ได้มีขนาดเท่ากัน แต่ในบางกรณี พื้นเอียงก็ไม่ได้ช่วยให้งานที่ได้มากกว่างานที่ทำเสมอไป เพียงแค่ช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงานให้ปฏิบัติงานได้สะดวกสบายขึ้นเท่านั้น เช่น การลากวัตถุจากที่สูงลงสู่พื้นที่มีระดับต่ำกว่า ดังนั้น ประโยชน์ของพื้นเอียง คือ ช่วยอำนวยความสะดวกในการทำงาน และผ่อนแรงในการขนย้ายสิ่งของขึ้นหรือลงจากพื้นที่ที่มีระดับความสูงแตกต่างกัน เช่น การลากของขึ้นไปตามพื้นเอียง หรือการผลักของลงมาตามพื้นเอียง เป็นต้น
บทความที่เกี่ยวข้อง
- หลักการทำงานของคาน
- การทำงานของล้อและเพลา